林業試驗所 塗三賢

一 . 前言

　　木構造房屋以木材當作主要建材，不但在建設階段會比其他構造建築物省能源，進而使二氧化碳排放減量； 從其為樹木在林地生長開始便藉由自身的能力將碳固定在植物體內，作為建材時也不會使碳素流失，相當符合近年來節能減碳的思維， 同時在其生命週期內，均可將碳素固定在建築物內；就單位建築面積 CO₂ 排放量分析而言，框組壁工法木構造房屋，每單位建築面積 CO₂ 排放量約為 57.42 kg/m² ，而每單位建築面積鋼筋混凝土（ RC ）構造建築物之 CO₂ 排放量約為 247.08 kg/m² ，鋼構住宅（ S ）構造建築物的 CO₂ 排放量則約為 197.92 kg/m² ， RC 構造建築物與 S 構造建築物每單位建築面積的 CO₂ 排放量各為框組壁工法木構造房屋建築的 4.3 倍及 3.4 倍，由此可知，若以框組壁式木構造房屋取代鋼筋混凝土構造建築物或鋼構造建築物時，將有效的減少 CO₂ 的排放，達到減碳的效果。因此木構造建築無疑的就是一種良好的綠建築。在政府極力推動綠建築政策時，推廣木構造建築將是不可或缺的重要工作。

　　在木結構的諸多工法中，以框組壁式工法為現在的大宗， 框組壁式木構造房屋是近代工業化後的產品，特色為以小斷面、小尺寸的木構材框架，組成承重結構牆系統的住宅建築，是北美住宅的主流，引進臺灣後，近年來已成為國內木構造房屋的主要型式。然而臺灣位處亞熱帶，高溫多濕的氣候，迥異於屬溫帶氣候的北美地區，因此木構造房屋的結構牆若不能依現地的氣候條件加以改良設計，造成壁體內水分的聚積，就容易有腐朽、發霉、遭白蟻危害、漏水等問題產生，因而減少了房屋的使用年限。

　　木構造房屋壁體內的水分聚積主要是受到室外氣候環境的影響，在相對潮濕的環境下，室外大氣中的水氣就會透過牆體本身的孔洞，進入到壁體內，因此若能有效阻隔外部水氣的侵入，就可以減少木構造房屋壁體內的水分聚積。林業試驗所木結構研究室研究團隊針對臺灣地區的氣候特性，設計了 3 種不同構造之框組壁式木構造房屋壁體，應用監測技術，分析水分阻隔設計的效果，評估其使用耐久性與建造成本，以作為框組壁式木構造房屋建築時之參考，此項技術並已於 2012 年完成技轉，提供國內木構造廠商使用。

二 . 結構設計

1. 傳統式框組壁牆

　　構型設計由外而內分別為外雨淋板、繫條（壓力調控排水條）、油毛紙（氣候阻隔層）、 12mm 定向粒片板（空氣阻隔層）、 90mm 玻璃纖維絕緣材、 12.7mm 石膏板（室內層），如圖 1 所示。

2. 高效能式框組壁牆

　　構型設計由外而內分別為外雨淋板、繫條（壓力調控排水條）、 25 mm Polystyrene 聚苯乙烯隔熱板、油毛紙（氣候阻隔層）、 12mm 定向粒片板（空氣阻隔層）、 90mm 玻璃纖維絕緣材、 12.7mm 石膏板（室內層），如圖 1 所示。

3. 高效能附加活性碳防潮膜框組壁牆

　　構型設計由外而內分別為外雨淋板、繫條（壓力調控排水條）、 25 mm Polystyrene 聚苯乙烯隔熱板、活性碳防潮膜（氣候阻隔層）、 12mm 定向粒片板（空氣阻隔層）、 90mm 玻璃纖維絕緣材、 12.7mm 石膏板（室內層），如圖 1 所示。

4. 對照牆組

　　構型設計由外而內分別為外雨淋板、繫條（壓力調控排水條）、 25 mm Polystyrene 聚苯乙烯隔熱板、活性碳防潮膜（氣候阻隔層）、 12mm 定向粒片板（空氣阻隔層）、 12.7mm 石膏板（室內層），如圖 1 所示。

三 . 不同木質框架壁體結構對室外水氣的阻隔能力

　　監測結果如表 1 所示，三種不同構造型式之框組壁牆組，對室外水氣的阻隔能力均與對照牆組有差異顯著；其中對照牆組壁內的相對濕度最低約為 52.1% ，最高為 97.2% ，而平均約為 89.6% ，而傳統式牆組壁內的相對濕度最低約為 58.1% ，最高為 96.8% ，平均為 69.1% ；高效能式牆組壁內的相對濕度最低約為 55.7% ，最高約為 94.8% ，平均約為 65.7% ；而高效能附加活性碳防潮膜牆組壁內的相對濕度最低為 42.6% ，最高約為 90.1% ，平均則約為 63.0% 。與室外相對濕度的變化相比較時，可知三種不同構造型式之框組壁牆組均能阻隔部分的室外水氣進入壁內。而監測結果也顯示，三種不同構造型式之框組壁牆組的水氣阻隔能力為：高效能附加活性碳防潮膜牆＞高效能式框組壁牆＞傳統式框組壁牆。

　　不同測試牆組壁內的各時刻的平均相對濕度變化則如圖 2 所示，三種不同構造型式之框組壁牆組壁體內平均相對濕度的變動幅度均明顯比室外的相對濕度變化小，而對照牆組因為缺少各式的水氣阻隔設計，壁體內平均相對濕度的變動幅度則比室外的相對濕度變化大。

　　高效能附加活性碳防潮膜牆組的結構中使用了活性碳防潮膜，由於 活性碳本身有極為豐富的微孔（ 1 g 的表面積可達 600~1,500 m² ），這些微孔具有高吸附性及過濾的功能，是很好的調濕材料 ， 因此在 水氣阻隔能力上表現最好 ，活性碳也能抑制一般建築在潮濕狀態下形成的酸性環境，減少白蟻或蟑螂等害蟲，防止木材腐朽增加耐久性，除此之外還能夠吸收木材內的有機化合物，使居住環境感到舒適，但價錢相對較高；相較於活性炭的使用， 傳統式和高效能式則是使用油 毛氈作為牆體的夾層材料，油毛氈以紙類為基材，讓其與石油瀝青飽和，使材料更有韌性且具有防水功能的建材，材料耐候性佳，適用於海島型氣候，也是市場上 一般木構造房屋施工時所常用的 夾層材料，油毛氈在施工時期需要熱柏油作為貼著材，可有效貼附在壁內的孔隙上，但在高溫度下易裂，且浸透性較低，此特性當內部水氣含量達一定程度時，會無法將水氣擴散到外部。

四 . 成本分析

　　就表 2 的建造成本分析，高效能附加活性碳防潮膜、高效能式及傳統式分別較對照牆組的建造成本增加 19.4% 、 11.4% 及 2.5% ，而可減少的相對濕度變化則各約為 5.1% 、 4.2% 及 1.6% 。以成本效益比而言，每減少 1% 的壁內相對濕度所需增加的建造成本，高效能附加活性碳防潮膜牆、高效能式及傳統式分別為 214.6 元、 151.2 元及 89.0 元，由初步的監測結果顯示，傳統式型測試牆組的成本效益比最高。

　　研究結果顯示三種不同構造型式之框組壁牆組均能阻隔部分的室外水氣進入壁內。而監測結果也顯示，三種不同構造型式之框組壁牆組壁體內平均相對濕度的變動幅度均明顯比室外的相對濕度變化小，而沒有水氣阻隔設計的對照牆組壁體內平均相對濕度的變動幅度則比室外的相對濕度變化大。由此可知 適當的水氣阻隔設計， 可以減少木構造房屋壁體內的水分聚積。

五 . 結語

　　節能減碳是政府施政重點之一，木構造住宅不但有助於二氧化碳的排放減量，也能達到節能的目標，是值得推廣的一種綠建築。經過良好設計及維護之木構造住宅，非但可提供優良的居住品質，且使用年限較之鋼筋水泥建築亦毫不遜色！而 木材為生物材料，對於環境中的有調節溫濕度的效果，許多前人研究也指出居住在木質環境比例高的房屋內，能夠讓人體感到舒適，且在臺灣這樣高溫高濕的地區，木材的調節作用具有很高的價值，然而對於建築物的居住除了結構強度之外，耐久性也相對重要，國外針對木屋隔熱及防水研究多年，制定許多的設計標準、建築系統與監測的技術，都是為了提升建築耐久性以及預測結構弱點加以補強的目的。在興建木構造房屋時若能因地制宜採用適當的水氣阻隔措施，就 可以減少木構造房屋壁體內的水分聚積，延長木構造房屋的使用耐久性。

圖說

圖 1 木構造房屋 結構設計：（ 1 ） 傳統式框組壁牆。（ 2 ）高效能式框組壁牆。（ 3 ）高效能附加活性碳防潮膜框組壁牆。（ 4 ）對照牆組